1. Чишћење површине од нафте и нафтних деривата
воденим аерозолним спрејом
UVOD
У различитим областима технолошких система много се користе запаљиви
материјали који имају својство нагомилавања. При томе се повећава степен опасности од
експлозија приликом пожара. Посебни проблеми се јављају у транспортним предузећима,
такође и у предузећима која имају потребу складишћења нафте и нафтних деривата. У том
случају потребно је користити високоефективна средства за чишћење проливених
запаљивих материја и обазбедити објекат од опасних експлозија изазваних приликом
пожара. У светској пракси, у основи се примењују ручне методе при чишћењу површине.
У том случају троше се велика количина времена и материјалних средстава. Радови се
изводе у гасној средини без могућност оперативних дејстава након гашења пожара
Неизбежно испаравање очишћених површина ствара допунску електростатичку опасност.
Познато је, такође да испаравање изазива ефекат образовања асфалта. У различитим
државама примењује се технологија чишћење помоћу нафте са различитим додацима.
Ипак у том случају јављају се озбиљни проблеми са потребном матизацијом оближњег
гасног простора. Осим допунског пораста опасности од запаљења и експлозије у том
случају неизбежно је присуство персонала у гасној зони. Такође ризик се повећава
запаљењем загрејаних нафтних деривата.
Ефективнија технолошка операција представља хидраулично прање слободним
млазевима течности Поменути метод је заснован на механичком дејству млаза воде, који
равномерно спира целу површину са технолошким талогом.
У поређењу са наведеним технологијама, хидраулични прилаз значајно скраћује време
чишћења, скраћује прекид рада индустријског објекта, смањује обим тешког и штетног
рада. Заједно са тим. традиционални хидраулични начин чишћења има низ недостатака:
велику потрошњу течности, недовољно квалитетно чишћење површине, повећано време
формирања апсорпционог слоја при увођењу додатака у воду и др.
Истраживања показују да је повишење ефектиности чишћења могуће на рачун
стварања притиска већег од 20 бар ипак, у том случају ствара се ефекат „сечења" дејства
млаза у односу на површину која се пере. Због тога. средства за чишћење треба да садрже
у себи висок квалитет прања и да обезбеде услове који пружају безбедност од експлозија
приликом пожара
У овом раду се разматрају физичко-хемијске методе чишћења површине од нафте и
нафтних деривата помоћу воденог аерозолног спреја с термоимцирајућом компонентом.
Основу те технологије чине истраживања формирања млаза физичко-техничке каракте-
ристике примене.
1
2. ПРОЦЕС ФОРМОРАЊА МЛАЗА, КАО СРЕДСТВА
ЧИШЋЕЊА
За успешно формирање апсорпционе површине квашења неопходно је испуњење
следећих основних услова:
- високо кинетичко дејство млаза;
- оптимална температура;
- коришћење хемијских агенаса са минималним временом активизације.
Теоретске основе распршавања течности разрађене у новијем времену [1-3],
дозвољавају нам да издвојимо техничке методе управљања параметрима дисперзног тока.
У групу техничких параматара управљања млазом квашења могу се укључити
конструктивне карактерислике распршивача и физичке методе управљања параметрима
који у основи укључују промене притиска дате тећности и њену потрошњу. Примена
додатака тврдих матења, површинско-активних материја, електролита
високомолекуларних материја, дозвољава нам поделу хемијских метода управљања
параметрима млаза.
Основни параметри млаза квашења су његове дисперзне карактеристике, удеона потрошња
течности, компактност квашења, брзина лета капљица, домет млаза, његова геометрија, и
др.
Дисперзност капљица течности представља један од одредујућих фактора при појави удар-
рефлексија код хидрауличног чишћења површине. Висок степен дисперзности млаза
доводи до повећања времена лебдења капљица које нису испариле лако су капљице малих
величина, оне веома брзо губе своју почетну брзину. што је пропраћено скраћењем даљине
њиховог домета.
Брзина капљица дисперзне течности одређује карактер њиховог контакта са површином
која се чисти, а и време пролаза кроз флегматизирајући гасно-ваздушм слој.
Компактност млаза квашења, под којом се подразумева потрошња тећности у јединици
времена, која се односи на јединицу пресека млаза дисперзне течности
или њене површине квашења, непосредно повезана са површином и временом апсорпције
дела талога. Познато је, такође да максималну локална равномерност квашења обезбеђују
распршиваћи који формирају испуњен млаз.
Снизити локалне неједнакости, посебно на површинама сложених облика пресека у зони
близу зида и
на
спојевима млазева при
р
густом" квашењу, могуће је, такође, обезбеђивањем
оптималне форме распрашивања за одређене услове. Ипак, повећање угла распршивања
млаза изазива смањење компактности квашења. Процес формирања пуног гасно-течног
млаза распршене течности могуће је поделити на четири основне групе (слика бр.1).
Размотрени параметри дисперзног тока су узајамно везани за сваки тип апарата за
квашење. При томе начин довода енергије која се троши непосредно на дисперзију,
стварно зависи од констукције апарата за распршивање који одређује, у првом реду
експлоатациони век и функционалне могућности система хидрауличног чишћења.
На тај начин, стварање пуног млаза гасно - течног тока пропраћено је потребом
комбиновања како различитих принципа разарања тако и конкретних типова распршивача
2
Не гледајући на свестраност проучавања акустчког спреја за индустријску примену,
тај метод се у пожарној струци ограничио на претходне експерименте у изучавању
параметара дисперзног тока. Зато се нарочита перспектива у стварању аерозолног спреја
данас везује за коришћење прегрејане воде.
Експерименталним истраживањем установљено је да структура прегрејане кипуће
течности на излазу из распршивача представља сложену целину. Она се састоји од
централног течног језгра, средишњих слојева, изотемског језгра и периферног паро-
капљичног слоја.
При атмосверским условима, у млазевима поданог типа. могуће је уочити три дела [4);
-
активни, у ком је брзина кретања млаза значајно виша од брзине ветра,
-
пасивни, у ком се брзине кретања млаза и ветра практично подударају;
-
средишњи.
Јасно је да таква подела условна али технолошка оцена спреја без ње не може да се
обави истраживања су вршена помоћу модулног апарата распршивања са одређеним
температурама и расподелом топлотних поља у гасно-течном току помоћу топловизионог
комплекса AGEMA 470-е серије од неколико распршиваћа са различитим профилом
излазног пресека. Осим тога, контролисали смо време истицања гасно-течног тока и
температуру воде у запремини апарата. Претходни степен загрејаности у њему износио је
од 120 до 180 °C. Изглед и основне карактеристике гасно-течног тока одређивани су
приликом разматрања појединачних кадрова у размери топлотног видеозаписа
распршивања.
Извршена анализа спољашњих података и топлотних слика, како у статици, тако и у
динамици, показала је да површина млаза има фракталну размеру
Због оцене дужине дејства чишћења извршена је анализа мноштва мултипоља
ограничених изотермама. Анализа је извршена расподелом простора на ћелије димензије.
После изотерми ограничавали су се температурним интервалом од 0.1 до 10°C
Добијање подробније карактеристике фракталног објекта, него што је једна ћелијска
размера остварено је помоћу Ренијеовог бесконачног реда величина [5] (уопшћена
ентропија)
(1)
i
где је p, - вероватноћа чишчења локалног дела ограниčеног зотермама величине у и-тој
ћелији;
q - бездимензиом pоказатељ уопштености ентропије.
Ренијеова фрактална величина је одређена следећим обрасцем;
D
q
=-lim{K
g
(e)/1ne). (2)
E—>0
4
Истраживања су показала да максималну дужину активног дела и последично, највећу
даљину домета млаза има млазница типа Лаваља. Тај део распршеног млаза, по датој
инфрацрвеној термографији садржи у себи периферни паро-капљични слој који се образује
при испаравању изотермског језгра тока са површине. Повећањем дужине периферног
паро-капљичног слоја омогућено је продужење области глатке таласне структуре са
минималном количином нерегуларних флуктационих струја и као последица, удаље ње
почетка нарушавања осне симетрије.
Експериментално је потврђено да дејство прања престаје у прелазном делу, који се
граничи са квазистационарним током у језгру млаза температуре од 35 до 37°C.
3. ТЕХНОЛОШКЕ ОСНОВЕ ПРИМЕНЕ
Обрађени начин чишћења и апарат за извршавање истог, дозвољавају нам да
извршимо избор датог неизотермског гасно-течног тока или хетерогеног млаза, чију
основу представљају пенасти мехурићи. У првом реду, дисперзна прегрејана течност
исконшћена је за истовремено стварање развијене апсорпционе површине образоване од
полидиспрзних емулзиру-јућих агрегата. Такође је мигуче транспортовање, таложење и
поновно пенушање на очишћеној површини. Формирање распршеног млаза остверује се
додавањем прегрејане течности таквог састава који повећавањем температуре изазива
пенушање. Повећање дејства прања постигнуто је обезбеђењем пенушања састава са
специјално створеним својствима прегрејаних капљица, образованих адијабатским врењем
тока прегрејане течности.
Процес формирања средства чишћења млазом може се представити на седеци начин: вода,
загрејана на температуру вишу од температуре кључања, под дејством сопсвених пара
улази у распршивач из кога на излазу, гасно-течни ток достиже максималну даљину
домета и танак млаз распршивања. На растојању 0.2-0.4 m од млазнице, млаз, ејектирајући
околни ваздух, хлади се до температуре 40-50°C и одвлачи за собом састав дат
потискивачем из запремине дозиране цеви на површину фронта течног дела млаза. Као
резултат интензификације дифузионих процеса у условима турбулентног преноса у
неизотермском језгру тока, који има температуру 30-40°Ц произилази пенушање
образованог раствора при томме, област термоиницирања пенушања окончанава
спољашњим динамичким фрагментом тока и као последица, одређује се дебљином
топлотне зоне мешања млаза. На тај начин, формирање пенастог аерозолног млаза има
карактер стадијума. Максимизација развитка његове површине и минимизација стварај
адсорпционог слоја, неопходни су услови за интензивну апсорпцију талога.
Експериментално је утврђено да додавање термостабилне површински активне
материје (PAM) доприноси образовању развијене површине раздела фаза ттечност-гас на
рачун образовања пенастог аерозола. Заједничко разматрање те чињенице и законитости
образовања пене у области чишћења омогућило нам је да изведемо закључак да довођење
концентрације PAM до критичне концентрације образовања мицела обезбеђује неопходне
услове максимизације млаза квашења.
Осим максималне развијености површине распршеног млаза, предложена варијанта
квашења марфестује се као солубилизациона способност. Та појава има посебан значај за
5
